LED遠程調光的軟件按設計

席光

摘要：隨著科技進步，LED光效提高潛力巨大，而使其成為全球照明領域關注的熱點。理論上認為，高光效的發(fā)光二極管（LED）將會成為一種新型的“綠色、節(jié)能、環(huán)?！碑a品。如何使LED照明按實際需求來照明即LED的遠程調光是本文章研究的內容與方向。

關健詞： LED.遠程，軟件，設計

引言

發(fā)光二極管 （英語：Light-Emitting Diode，簡稱LED） 是一種能發(fā)光的半導體電子元件，LED用來照明是近幾年的事情。照明消耗約占整個電力消耗的20%左右，降低照明用電是節(jié)省能源的最直接也是最重要途徑。人類現(xiàn)有傳統(tǒng)能源 如：石油、煤、天燃氣、核能等都在200年左右時間以內要枯竭，隨著傳統(tǒng)能源的緊缺，LED節(jié)能照明的發(fā)展就是是必然的趨勢，而且也具備相當?shù)膬?yōu)勢。世界各國對能源供應安全的擔憂和應對氣候變化的行動，推動了世界范圍內可再生能源技術和節(jié)能產業(yè)的迅速發(fā)展。在當今電能需求與生產日趨失衡的條件下，最有效的因應途徑就是提升能效，即利用技術，以更少的電能來執(zhí)行相同的任務或功能。

1軟件設計的需求分析

LED無線智能調光控制系統(tǒng)按硬件分布、功能劃分為三個部分。第一個部分為LED調光控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將安裝在PC主機上，通過互聯(lián)網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡與中繼器通信。通過此軟件集中遠程控制LED燈具。第二個部分為中繼控制系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)或者GPRS網(wǎng)絡與Zigbee自組網(wǎng)通信。第三個部分為LED電源控制器，該控制器具有可調光功能，能接收上位機的命令判定自身是否需要調整光亮度。其接口信息是：有線局域網(wǎng)通信：上位PC機命令通過TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡通信，中繼器通過RJ45口接收網(wǎng)絡信號。上位PC機命令通過手機網(wǎng)絡與中繼器通信，中繼器應該具備手機信息號接收器。Zigbee自組網(wǎng)通信。

中繼與下位LED驅動電源通過Zigbee自組網(wǎng)通信。中繼器：連接PC主機和多個LED電源控制器的橋梁，承擔接收上端命令向下轉發(fā)、存儲信息等任務。LED電源控制器：受控端，為LED燈提供電源驅動，能夠接受命令，調整LED燈的光亮度，從而達到進一步節(jié)能的要求。

無線網(wǎng)絡控制： PC主機的通信可以通過無線網(wǎng)絡進行通信。這里的無線網(wǎng)絡希望是利用成熟的手機信號網(wǎng)絡來實現(xiàn)控制端PC機與中繼之間的通信。智能調光：指LED電源終端能夠接受由中繼轉發(fā)過來的命令，調節(jié)控制自身電流以達到控制LED燈發(fā)光亮度的目的。Zigbee自組網(wǎng)與自容錯技術：LED驅動電源底層電路設計總線接口，連接智能后臺應用系統(tǒng)通過自定義的GPRS網(wǎng)絡IP協(xié)議，將LED照明燈具開或關或調光的控制命令進行封裝，然后由GPRS網(wǎng)絡將控制命令傳送到指定的Zigbee無線網(wǎng)，最后由Zigbee無線網(wǎng)的路由算法選擇最佳路徑組網(wǎng)，并將命令送達無線控制終端，無線控制終端對控制命令解釋成LED電源驅動控制的協(xié)議命令，實現(xiàn)LED照明燈具的開關和調光。同時設定最大嘗試連接次數(shù)，當嘗試連接的次數(shù)達到最大嘗試連接次數(shù)，而下一個路徑節(jié)點還沒成功連接，則重新進行組網(wǎng)路由算法，重新選擇路徑，同時報告兩個未成功連接節(jié)點的地址，為維修人員提供參考。

2軟件通信的協(xié)議設計

本協(xié)議描述了調光系統(tǒng)控制臺與LED驅動電源之間進行命令控制和數(shù)據(jù)交換的所有過程。本協(xié)議包括以下內容：通信模式；通信協(xié)議格式；通信幀定義；錯誤代碼表；通信模式：串行接口通訊速率默認值為2400bps，8個數(shù)據(jù)位，1個起始位，1個停止位，無校驗位，發(fā)送順序同一字節(jié)低位先發(fā)?；貞獣r間不大于30s。對于處理時間大于30s的命令，要在30s內向調光系統(tǒng)中控制臺回應一個“請求繼續(xù)等待”命令。調光系統(tǒng)控制臺與LED驅動電源之間交換數(shù)據(jù)，可采用四種傳輸方式之一：等時傳輸方式、中斷傳輸方式、批處理方式、控制傳輸方式，本次采用的是控制傳輸方式?？刂婆_是主設備，LED驅動電源是從設備。所有的通信都只能是由主設備發(fā)起的，從設備根據(jù)接收到的幀來決定是否回應主設備。從設備沒有發(fā)起通信的權力。

每個LED驅動電源都有一個物理地址，物理地址有四個字節(jié)構成，用十六進制的數(shù)據(jù)表示，如果要用十進制來表示，需要LED底層驅動以外的應用軟件來轉換。物理地址的范圍（16進制）：00 00 00 01- FF FF FF FE；最小的地址：00 00 00 01；最大的地址：FF FF FF FE；00 00 00 00 和FF FF FF FF 禁止使用在單獨LED驅動電源的物理地址上，它們屬于所有LED驅動電源共用的物理地址。其中，把00 00 00 00稱為廣播地址，把FF FF FF FF稱為專用地址。廣播地址：00 00 00 00 任何LED驅動電源在接收到廣播命名后，按照廣播命令要求的功能去工作，接收廣播命令的LED驅動電源，都不能向控制臺回復命令。物理地址：00 00 00 01- FF FF FF FE，除廣播地址外，LED驅動電源接收命令中地址與本身地址一致時，才對命令響應，反之，不響應。專用地址：FF FF FF FF 專用地址是用來對特殊功能或客戶特殊的要求而保留的命令，例如：要尋找對某個單獨電源的物理地址，在設計時用到這個專用地址去尋找，在一般情況下，都不使用。

3軟件通信協(xié)議的格式設計

通信協(xié)議的一般格式：幀頭、命令字節(jié)、數(shù)據(jù)包序號、命令長度、命令參數(shù)、幀尾等組成。其中命令參數(shù)包含物理地址和數(shù)據(jù)等信息。0x1B+0x10+命令字+數(shù)據(jù)包序號+命令長度+地址+命令參數(shù)+CS；正確執(zhí)行請求的應答：“OK”+數(shù)據(jù)包序號+命令長度+地址+（命令參數(shù)）+CS； 不能執(zhí)行請求的應答： “ER”+0x00+命令長度+錯誤類型代碼+CS； 請求下一數(shù)據(jù)包： “NP”+0x00+命令長度+接收到的數(shù)據(jù)包序號+CS； 請求繼續(xù)等待： “WT”+0x00+命令長度+CS； 命令格式中各參數(shù)含義在具體的命令中描述?！癈S”高位在前。在“正確執(zhí)行請求的應答”中，“數(shù)據(jù)包序號”為1個字節(jié)的十六進制數(shù)，當“數(shù)據(jù)包序號”為0x00時，表示該數(shù)據(jù)包是本次通訊的最后一包數(shù)據(jù)。在“不能執(zhí)行請求的應答”中，“錯誤類型代碼”為1個字節(jié)的十六進制數(shù)，具體內容見表錯誤代碼表。命令請求方的命令數(shù)據(jù)包分多包發(fā)送時，應在收到命令執(zhí)行方返回的“請求下一數(shù)據(jù)包”命令后，再發(fā)送下一數(shù)據(jù)包，從完整地接收到上一數(shù)據(jù)包到返回“請求下一數(shù)據(jù)包”的間隔時間應不大于1s。在“請求下一數(shù)據(jù)包”應答中，“接收到的數(shù)據(jù)包序號”為1個字節(jié)的十六進制數(shù)。當LED驅動電源執(zhí)行控制臺請求命令的時間大于30s時，在30s內向控制臺返回一個“請求繼續(xù)等待”命令。

4結論

通過對LED遠程調光的設計與控制，可以實現(xiàn)隧道燈和路燈的按需照明；LED遠程調光的引用系統(tǒng)通過與通過互連網(wǎng)，在有權限的地方可以相互控制。